ES2343211T3 - Inserto de corte y herramienta fresadora. - Google Patents

Abstract

Inserto de corte, especialmente para trabajos de fresado, con un cuerpo base que presenta en lados opuestos unas respectivas aristas de corte periféricas que sobresalen de las respectivas zonas adyacentes (15) de la superficie de ataque que descienden bajo un ángulo de ataque positivo y en medio de las cuales están dispuestas una o varias superficies de apoyo planas, y con un agujero de fijación central (12) para recibir un tornillo de sujeción, estando dispuesta alrededor del agujero de fijación central (12) al menos una superficie cónica (19) que hace transición hacia la superficie de apoyo plana y que presenta un cono que desciende hacia adentro, es decir, hacia el agujero de fijación (12), caracterizado porque el ángulo (a) del cono tiene un valor de 0,1º <=q a <=q 2º, preferiblemente de 0,3º a 0,35º.

Description

Inserto de corte y herramienta fresadora.

La invención concierne a un inserto de corte, especialmente para trabajos de fresado, con un cuerpo base que presenta respectivas aristas de corte periféricas en lados opuestos, las cuales sobresalen de las respectivas zonas adyacentes de la superficie de ataque que descienden bajo un ángulo de ataque positivo y en medio de las cuales están dispuestas una o varias superficies de apoyo planas, y con un agujero de fijación central para recibir un tornillo de sujeción. Un inserto de corte según el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido por el documento WO 2005/065874.

La invención concierne también a una herramienta fresadora, especialmente una herramienta fresadora plana, con un portaherramientas que presenta varios rebajos con una respectiva superficie de apoyo y con superficies de asientos laterales.

El documento US-A-4,189,264 describe ya una herramienta de corte con un portaherramientas en cuyo rebajo, con una superficie de apoyo y con superficies de asiento laterales, están dispuestas una placa de suplemento y una placa de corte reversible que presenta en ambas superficies de ataque una zona central hundida enfrente de la cual sobresale en altura las zonas de la superficie de ataque que la circundan y que son adyacentes a la arista de corte. A la citada superficie plana de la zona central hundida puede estar adaptada la superficie de apoyo de un rompevirutas de forma de placa que está dispuesto en el extremo de un brazo que se proyecta hasta quedar sobre la placa de corte reversible y que está fijado al portaherramientas. La configuración de forma de dique seleccionada de las zonas de la superficie de ataque adyacentes a la arista de corte tiene el inconveniente de que los requisitos de una salida suave de las virutas, un control seguro de las virutas y una arista de corte y un vértice de corte estables pueden ser satisfechos solamente en medida limitada. La placa de suplemento posee unos rebajos de borde periféricos cuya profundidad es mayor que la distancia de la zona central plana al plano de la arista de corte, de modo que, en el estado sujeto, la zona central realzada de la placa de suplemento sirve de superficie de apoyo para la zona central opuesta de la placa de corte reversible. La placa de suplemento y la placa de corte reversible están provistas de respectivos taladros de pasos centrales a través de los cuales se puede hacer pasar un tornillo de sujeción. La placa de suplemento y la placa de corte reversible quedan enrasadas una con otra en el lado delantero.

El documento WO 94/15741 A1 describe una herramienta de corte con un asiento de placa en un portaherramientas, en el que puede insertarse una placa de corte reversible. La placa de corte reversible posee en las respectivas superficies de ataque opuestas unas ranuras formadoras de virutas o biseles bajo un ángulo de ataque positivo que discurren paralelamente a la arista de corte. Para proteger las respectivas aristas de corte no activas, la placa de corte reversible presenta en la zona de cada vértice un rebajo de forma de artesa que se corresponde con salientes realzados del lado inferior de la placa de suplemento. Los salientes y los rebajos de forma de artesa deberán aplicarse unos a otros en el estado de sujeción de la placa de corte reversible inmovilizada sobre la placa de suplemento y deberán servir como apoyo mediante el cual las aristas de corte no activas se mantienen a distancia de la placa de suplemento. La desventaja de esta ejecución reside en que se requiere una alta exactitud de ajuste de los salientes pertinentes en el lado superior de la placa de suplemento con respecto a los rebajos correspondientes de forma de artesa, puesto que, en caso contrario, la placa de corte reversible no puede empotrarse hasta la medida normalizada deseada. Se plantean dificultades especiales con placas de corte reversibles poligonales con más de tres vértices, ya que entonces, en caso de eventuales inexactitudes de medidas, no se proporciona un asiento unívocamente definible de la placa de corte reversible sobre la placa de suplemento.

Por tanto, en el documento DE 196 53 921 A1 se plantea el problema de crear un asiento de placa de corte seguro, estable y reiteradamente reproducible en el portaherramientas, eventualmente con una placa de suplemento de larga vida reiteradamente utilizable, debiendo quedar protegida la unidad de herramienta con seguridad contra un ensuciamiento del sistema de aprisionamiento. Preferiblemente, los insertos de corte empleados deberán estar configurados como placas de corte reversibles utilizables por las dos caras. Para resolver este problema se propone que la superficie de apoyo en el propio portaherramientas o con la configuración de la superficie de la placa de suplemento forme una superficie realzada continuamente cerrada para obtener una zona de apoyo plana que termine, en dirección radial, a distancia del plano definido por el plano de la superficie de despulla de la placa de corte reversible. La medida de la distancia de la zona de apoyo deberá ser, salvo una medida de tolerancia, mayor o igual que la respectiva distancia radial de la zona de meseta a la arista de corte. Mediante la configuración cerrada de la superficie de apoyo se pretende lograr una ventaja frente a resaltos y/o artesas individuales en lo que respecta a la exactitud de fabricación. Sin embargo, el rectificado necesario de las superficies de apoyo requiere una operación adicional después de la sinterización, que influye negativamente sobre los costes de fabricación del inserto de corte y, por tanto, sobre la rentabilidad del proceso de mecanización con arranque de virutas. En principio, es posible prescindir del rectificado plano de las superficies de asiento o de apoyo, pero se tienen que aceptar entonces faltas de exactitud en las superficies que se originan a consecuencia del proceso de sinterización. Las superficies de apoyo resultan ser menos planas, con lo que se impide la retención de los insertos de corte - configurados como placas de corte reversibles - en el portaherramientas.

Para mejorar la rentabilidad de los procesos de mecanización con arranque de virutas en los que se utilizan insertos de corte, es decir, para minimizar los costes por pieza de trabajo producida, los costes de fabricación de los insertos de corte empleados deberán ser también lo más pequeños posible. Por este motivo, en caso de que se utilicen placas de corte reversibles para operaciones de fresado, hay que cuidar de que la utilizabilidad por inserto de corte sea lo más grande posible. Al mismo tiempo, se deberán optimizar las prestaciones de mecanización con arranque de virutas, es decir que el inserto de corte ha de configurarse respecto de la arista de corte y eventualmente de la geometría de formación de virutas de modo que pueda garantizarse una salida suave de las virutas con una velocidad de avance máxima. Por medio de placas de corte reversibles poligonales de dos caras, conocidas por el estado de la técnica, se puede proporcionar por cada placa de corte reversible un gran número de aristas de corte operativas. Así, por ejemplo, las placas de corte reversibles hexagonales de dos caras tienen un total de doce aristas de corte operativas.

Para producir un corte lo más suave posible son ventajosos ángulos de ataque positivos. En placas de corte reversibles de doble cara esto conduce a una sobreelevación de la arista de corte hasta más allá de las superficies de ataque. Para poder posicionar la placa de corte reversible en el portaherramientas, este portaherramientas tiene que estar al descubierto en la zona de las aristas de corte y la placa de corte reversible ha de presentar una superficie de apoyo suficiente lo más plana posible, ya que, en caso contrario, se pueden producir una falta de retención del inserto de corte en la herramienta y unas sobrecargas puntuales de las aristas de corte, las cuales terminan por desportillarse, con lo que se aminora la durabilidad de la placa de corte reversible. Prescindiendo de que el empleo de placas de suplemento de la clase anteriormente descrita es costoso, tales placas de suplemento sólo condicionalmente pueden eliminar los inconvenientes anteriores.

En el documento WO 2005/065874 A1 se revela otro elemento de corte utilizable por las dos caras, que presenta una abertura que se estrecha hacia adentro, por ejemplo en forma cónica, y que sirve para soportar una cabeza de tornillo.

En el documento DE 297 21 160 U1 se describe un inserto de corte utilizable por una sola cara con un agujero de fijación centralmente dispuesto.

El problema de la presente invención consiste en crear una placa de corte reversible de dos caras con un gran número de aristas de corte operativas, que garantice un asiento seguro y estable del inserto de corte utilizable por las dos caras en el portaherramientas sin el empleo de una placa de suplemento, debiendo poder fabricarse este inserto de corte a bajo coste.

Asimismo, es cometido de la presente invención indicar una herramienta fresadora que satisfaga los requisitos anteriores.

El problema se resuelve, en primer lugar, con el inserto de corte según la reivindicación 1. Este inserto de corte posee según la invención, alrededor del agujero de fijación central, al menos una superficie cónica que hace transición hacia la superficie de apoyo plana y que presenta un cono que desciende hacia adentro, es decir, hacia el agujero de fijación, teniendo el ángulo del cono un valor de 0,1º \leq a \leq 2º, preferiblemente de 0,3º a 0,35º. La ventaja de este inserto de corte reside en que, debido a la zona citada de configuración cónica, se compensan inexactitudes de sinterización del inserto de corte al apretar el tornillo de fijación, con lo que el inserto de corte conformado por las dos caras descansa de forma segura y estable en el portaherramientas.

En las reivindicaciones subordinadas se describen otras formas de realización ventajosas.

El ángulo del cono, bajo cuyo término ha de entenderse el ángulo que forma la superficie cónica con superficies de apoyo paralelas una a otra en lados opuestos del inserto de corte, se elige relativamente pequeño, estando situados los valores preferidos entre 0,1º y 2º, especialmente entre 0,3º y 0,35º. En ensayos prácticos se ha comprobado que, debido a estas dimensiones, se pueden compensar inexactitudes de sinterización existentes al apretar el tornillo de fijación.

Según otra ejecución, la superficie cónica está configurada en forma anular o en múltiples piezas con la configuración de superficies cónicas de forma de anillo parcial, que preferiblemente están separadas una de otra por una depresión en forma de ranura. Según otra ejecución de la invención, las depresiones de forma de ranura están dispuestas en forma de estrella (con respecto al agujero de fijación central), preferiblemente a una distancia angular equivalente.

Según otra forma de realización de la invención, se tiene que, aparte de las superficies cónicas (ligeramente inclinadas), están dispuestas, además, unas superficies de asiento planas, concretamente entre las superficies de ataque que descienden bajo un ángulo de ataque positivo y las superficies cónicas o la única superficie cónica de forma anular. Las superficies de apoyo en lados opuestos están dispuestas paralelas una a otra. Preferiblemente, varias superficies de asiento yuxtapuestas están separadas una de otra por una depresión de forma de ranura. En una placa de corte reversible de n vértices las superficies de apoyo están limitadas por un tramo circular en el lado interior y por un tramo lineal en el lado exterior. Las superficies de apoyo son preferiblemente más pequeñas en comparación con las superficies cónicas.

Entre las superficies de apoyo citadas y las superficies de ataque descendentes está prevista, según un perfeccionamiento de la invención, una depresión de forma de ranura. Debido a la orientación positiva de la superficie de salida de virutas a continuación de la arista de corte, en combinación con la ranura, se consigue que la viruta saliente - supuesta una superficie de salida de virutas suficientemente larga - no entre en contacto con la superficie de asiento, con lo que se evitan eficazmente acumulaciones en ese sitio que, después de la inversión del inserto de corte, puedan conducir a inexactitudes de empotramiento.

Preferiblemente, el inserto de corte es de configuración especularmente simétrica con respecto a un plano de sección transversal central que se corta con el agujero de fijación central, con lo que, después de la inversión, se presentan superficies de apoyo y superficies cónicas idénticas en los mismos sitios.

El inserto de corte según la invención se realiza especialmente en forma poligonal, por ejemplo en forma hexagonal, considerado en una vista en planta, y preferiblemente con simetría de revolución. Por tanto, el inserto de corte posee seis vértices de corte y seis aristas de corte de igual longitud, cada dos de las cuales forman un vértice de corte.

Como es conocido en principio por el estado de la técnica, alrededor del agujero de fijación está dispuesto un avellanado para centrar un tornillo avellanado durante la fijación del mismo.

Las depresiones de forma de ranuras están configuradas de modo que presentan preferiblemente un fondo de ranura plano y/o al menos un flanco descendente en cada lado. Por flanco descendente se entiende una pared lateral de la ranura que forma con el fondo de la ranura un ángulo que es mayor que 90º. En la zona de transición de este flanco descendente inferior y las respectivas superficies de apoyo o cónicas o los respectivos flancos de salida de virutas la entrada de la ranura puede estar configurada también en forma redondeada.

El problema anterior se resuelve también con la herramienta fresadora según la reivindicación 11. Esta herramienta fresadora posee un portaherramientas que tiene varios rebajos con sendas superficies de apoyo y con superficies de asiento laterales, estando montado en cada rebajo un inserto de corte de la manera anteriormente descrita. Los insertos de corte pueden estar fijados en los rebajos directa o indirectamente a través de cartuchos.

Otras ventajas se desprenden de los dibujos y de las explicaciones siguientes de los mismos. Muestran:

La figura 1, una vista en planta de un inserto de corte según la invención,

La figura 2, una alzado lateral del inserto de corte según la figura 1,

La figura 3, una vista en perspectiva del inserto de corte según las figuras 1 y 2 y

La figura 4, una ampliación de detalle de la parte B de la figura 3,

La figura 5, una vista en planta de una fresa plana con siete insertos de corte,

La figura 6, un alzado lateral de la cabeza de la fresa plana según la figura 5 y

La figura 7, una vista en sección de la fresa plana según las figuras 5 y 6.

El inserto de corte 10 representado en las figuras 1 a 3 es especularmente simétrico con respecto a un plano medio longitudinal 11 insinuado en la figura 2, el cual corta transversalmente al agujero de fijación 12 que atraviesa el inserto de corte 10. Además, y como puede deducirse de las figuras 1 y 3, el inserto de corte 10 está construido también con simetría de revolución alrededor de un eje medio 13 del agujero perforado, en el presente caso de tal manera que, al producirse un giro de 60º alrededor de este eje 13, se presenta igualdad de cobertura. El inserto de corte posee seis aristas de corte, de las que cada dos aristas de corte contiguas forman un vértice de corte. En el presente caso, los vértices de corte 14 no son redondos, sino que son de configuración poligonal, es decir que están formados por respectivas zonas de arista rectilíneas. A continuación de cada arista de corte y cada vértice de corte se extienden unas zonas 15 de superficie de ataque que descienden bajo un ángulo de ataque positivo, que están dispuestas preferiblemente bajo el mismo ángulo de ataque positivo unitario y que se designan unitariamente con un símbolo de referencia 15 independientemente de su posición y forma. El inserto de corte posee unas superficies de apoyo planas 16 que quedan separadas de las zonas descendentes 15 de las superficies de ataque por una depresión 17 de forma de ranura. Esta depresión 17 de forma de ranura posee un fondo de ranura plano y paredes de ranura también planas que se alzan en ángulo oblicuo por ambos lados. Eventualmente, la ranura puede presentar también varios flancos de ranura que estén inclinados uno respecto de otro en una medida angular de menos de 180º. Como alternativa, es posible, por supuesto, crear zonas de transición convexas hacia las superficies 15 y 16 o zonas de transición cóncavas hacia el fondo de la ranura.

Enfrente de las superficies de apoyo planas 16 se encuentran en el otro lado un número correspondiente de superficies 16 de igual contorno que están orientadas en dirección paralela a las superficies 16 descritas. En medio de las superficies planas citadas 16, que son cada una de ellas perpendiculares a cada superficie lateral 18 (véase la figura 3), están situadas unas superficies cónicas 19 que están configuradas de forma de anillo parcial y que, con excepción de un biselado 20, se extienden hasta el agujero de fijación 12. Estas superficies cónicas están orientadas bajo un ángulo de 0,32º respecto de las superficies de apoyo 16 con un cono que desciende hacia adentro, es decir, hacia el agujero de fijación 12. Entre las superficies cónicas 19 de forma de anillo parcial está prevista una respectiva depresión 21 de forma de ranura que se extiende hasta las zonas descendentes de las superficies de ataque que lindan con las aristas de corte. Como puede apreciarse especialmente en la figura 4, el fondo de ranura de la depresión 21 de forma de ranura no sólo está situado en un único plano con el fondo de ranura de la depresión 17, sino que las ranuras hacen también transición de una a otra. Los flancos de la depresión 21 de forma de ranura están configurados también de forma cóncava en la zona inferior y de forma convexa en la zona superior. El fondo de ranura de las depresiones 17 y 21 de forma de ranura está situado en un plano, concretamente tanto en el lado superior como en el lado inferior del inserto de corte.

Los insertos de corte de la clase representada en las figuras 1 a 3 pueden empotrarse radialmente en una cabeza 22 de herramienta fresadora plana, tal como se representa en las figuras 5 a 7. A este fin, la cabeza de la herramienta fresadora plana posee un portaherramientas con varios rebajos que poseen cada uno de ellos una superficie de apoyo y superficies de asiento laterales. Las superficies de asiento laterales de la cabeza de la herramienta están configuradas de conformidad con las superficies laterales 18 (superficies de despulla) del inserto de corte 10. Las superficies de asiento de la cabeza de la cuchilla terminan, en el estado empotrado del inserto de corte, por debajo de la arista de corte, con lo que quedan al descubierto también las llamadas aristas de corte inactivas. El inserto de corte 10 se monta por medio de un tornillo de fijación que se enchufa a través del agujero de fijación 12 y se atornilla en un taladro roscado de la cabeza de la herramienta. La superficie de apoyo del portaherramientas es de configuración plana y sobresale ligeramente con respecto a las zonas de la cabeza de la herramienta que están situadas aproximadamente a la altura de las aristas de corte, con lo que también las aristas de corte (inactivas) vueltas hacia la cabeza de la herramienta quedan al descubierto y, por tanto, están protegidas contra daños. Mediante el apriete del tornillo de sujeción, el lado inferior del inserto de corte 10 vuelto hacia la superficie de apoyo del portaherramientas es movido paulatinamente hacia la superficie de apoyo hasta hacer contacto con ésta. Gracias a la medida de que las superficies hundidas 19 y 16 no estén situadas en un plano tal como es usual según el estado de la técnica, se tiene que, debido a las fuerzas de sujeción que han de aplicarse, se pueden compensar menores faltas de planicidad de estas superficies que existan después de la sinterización. Esto tiene la ventaja de que el inserto de corte ya no tiene que someterse a un rectificado plano en las superficies 16 y 19 después de la sinterización. En el presente caso, la cabeza 22 de la herramienta fresadora plana posee insertos de corte 10 que sobresalen ligeramente por el lado del perímetro y por el lado frontal. Gracias a los insertos de corte 10 que se mueven a rotación resulta un diámetro de corte D. En el presente caso, están previstos siete insertos de corte que poseen una distancia angular \alpha = 360º/7 entre ellos. Sin embargo, en principio son posibles también otras disposiciones en que las distancias angulares de insertos de corte contiguos sean desiguales.

En el inserto de corte se utilizan activamente cada vez dos aristas de corte (como filo plano y filo principal) para el arranque de virutas, con lo que, mediante un giro de 60º de los insertos de corte, se pueden poner en uso nuevas aristas de corte previamente inactivas. Cuando se han desgastados todas las aristas de corte en una cara de la superficie de ataque, se invierte el inserto de corte, es decir, se le gira alrededor del plano 11, con lo que se activan las aristas de corte en la otra cara.

Claims (9)

1. Inserto de corte, especialmente para trabajos de fresado, con un cuerpo base que presenta en lados opuestos unas respectivas aristas de corte periféricas que sobresalen de las respectivas zonas adyacentes (15) de la superficie de ataque que descienden bajo un ángulo de ataque positivo y en medio de las cuales están dispuestas una o varias superficies de apoyo planas, y con un agujero de fijación central (12) para recibir un tornillo de sujeción, estando dispuesta alrededor del agujero de fijación central (12) al menos una superficie cónica (19) que hace transición hacia la superficie de apoyo plana y que presenta un cono que desciende hacia adentro, es decir, hacia el agujero de fijación (12), caracterizado porque el ángulo (a) del cono tiene un valor de 0,1º \leq a \leq 2º, preferiblemente de 0,3º a 0,35º.

2. Inserto de corte según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie cónica es de forma anular o bien las superficies cónicas (19) son de forma de anillo parcial y están preferiblemente separadas una de otra por una depresión (21) de forma de ranura.

3. Inserto de corte según la reivindicación 2, caracterizado porque las depresiones (21) de forma de ranura están dispuestas en forma de estrella, preferiblemente a una distancia angular equivalente.

4. Inserto de corte según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque entre las superficies de ataque (15) que desciende bajo un ángulo de ataque positivo y la superficie cónica o las superficies cónicas (19) están dispuestas una o varias superficies de apoyo (16), cumpliéndose que, en el caso de varias superficies de apoyo (16), las superficies de apoyo contiguas están separadas una de otra preferiblemente por una depresión (21) de forma de ranura.

5. Inserto de corte según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre las superficies de apoyo (16) y las superficies de ataque descendentes (15) está prevista una depresión (17) de forma de ranura.

6. Inserto de corte según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la configuración es especularmente simétrica con respecto a un plano de sección transversal central (11) que se corta con el agujero de fijación central (12).

7. Inserto de corte según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el inserto de corte es hexagonal, considerado en una vista en planta, y de preferencia es rotacionalmente simétrico, y porque alrededor del agujero de fijación (12) está dispuesto un avellanado (20) para centrar un tornillo avellanado durante la fijación del mismo.

8. Inserto de corte según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las depresiones (17, 21) de forma de ranura presentan un fondo de ranura plano y/o al menos un flanco descendente en cada lado.

9. Herramienta fresadora, especialmente herramienta fresadora plana con un portaherramientas que presenta uno o varios rebajos con una respectiva superficie de apoyo y con superficies de asiento laterales, caracterizada porque en cada rebajo está fijado un inserto de corte (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.